Kepler (sonda espacial)

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Kepler (sonda espacial)
Telescope Kepler-NASA.jpeg
Operação Estados UnidosNASA
Contratantes principais Ball Aerospace & Technologies Corportion
Tipo de missão Observatório espacial
Lançamento 7 de março de 2009, 03:49:57.465 UTC[1]
Local do Lançamento Estados UnidosCabo Canaveral, Flórida, Estados Unidos
Veículo de Lançamento Delta II
Duração da missão ≥ 4 anos
Designação COSPAR 2009-011A
Massa 1039 kg


A sonda Kepler consiste em um observatório espacial projetado pela NASA que deverá procurar por planetas extrasolares. Para esta finalidade, a sonda deverá observar as 100 000 estrelas mais brilhantes do céu por um período de quatro anos, a fim de detectar alguma ocultação periódica de uma estrela por um de seus planetas.

Kepler não deverá permanecer em órbita da Terra, mas sim em uma órbita de perseguição à órbita solar da Terra, a fim de que a Terra não oculte estrelas que estejam sendo observadas pelo observatório, além de este ficar distante das luzes da Terra. O observatório foi lançado em 6 de março de 2009.

A sonda tem uma massa estimada de 995 kg, e seu principal instrumento é um fotômetro de 0,95 metro de diâmetro. Ele tem um campo de visão aproximado de dois punhos fechados, na distância de um braço esticado. Deverá bater uma foto a cada três segundos e deverá custar em torno de 467 milhões de dólares.

A sonda Kepler não está mais em operação atualmente, devido a um defeito no sistema giroscópico. Os primeiros resultados principais foram anunciados em 4 de janeiro de 2010, estudos realizados na Terra sobre os dados das primeiras seis semanas, revelam cinco planetas antes desconhecidos, todos bem próximos de suas estrelas, um do tamanho próximo ao de Netuno e quatro do tamanho de Júpiter. Um deles, Kepler-7b é o planeta menos denso descoberto até agora.

Tendo tido defeitos no seu sistema giroscópico desde maio de 2013 sem solução, em 15 de agosto de 2013 a NASA anunciou que desistiu de tentar consertar as duas rodas de equilibro que falharam, onde mantinham a "mira' e alinhamento de observação do telescópio. Isto significa que a missão atual precisa ser modificada, mas não significa necessariamente o fim do caçador de planetas. A NASA pediu à comunidade para propor planos de missões alternativas potencialmente incluindo pesquisas que permitam buscas de exoplanetas, usando as últimas duas rodas ainda boas de reação e propulsão. Em 18 de novembro de 2013, foi criada a K2 (também chamada "Second Light"), uma proposta de plano que pode incluir a utilização do Kepler mesmo com deficiência, de alguma forma que ainda poderia detectar planetas habitáveis em torno de uma menor dimensão, de estrelas anãs vermelhas, onde foi relatado posteriormente e apresentado com mais detalhes a respeito. Especula-se que sistemas mecânicos, quando em longo período no espaço, tal qual as rodas desse giroscópio, tendem a falhar em temperaturas extremamente baixas e daí a tais falhas irrecuperáveis do telescópio.


Objetivos científicos da missão[editar | editar código-fonte]

O objetivo da missão é explorar a estrutura e a diversidade dos sistemas planetários. Para atingir este objetivo, um grande número de estrelas deverão ser observadas. Esta missão vai procurar:

  • 1. Determinar quantos planetas do tipo da Terra e de grandes planetas existem nas proximidades da região habitável(*) de um amplo espectro variável de estrelas.
  • 2. Determinar o tamanho das órbitas deste planetas.
  • 3. Estimar quantos planetas existem em sistemas de múltiplas estrela.
  • 4. Determinar o tamanho e o tipo da órbita, brilho, tamanho, massa e densidade dos planetas gigantes de período curto.
  • 5. Identificar membros adicionais a cada descoberta de um sistema planetário, fazendo o uso de outras técnicas.
  • 6. Determinar as propriedades das estrelas que hospedam sistemas planetários.

(*) Região habitável, é uma faixa de distância em torno de uma estrela onde um planeta possa a vir desenvolver alguma forma de vida, sem ser muito quente e nem ser muito frio. Os planetas Mercúrio e Netuno são exemplos de planetas que estão fora da região habitável, por apresentarem temperaturas extremas.

A missão Kepler foi designada a testar as seguintes hipóteses:

  • A maioria das estrelas como o Sol tem planetas como a Terra, dentro ou próximo da região habitável.
  • Uma média de dois planetas do tamanho da Terra situados a uma distância entre 0,5 e 1,5 UA, baseado no nosso Sistema Solar e nas teorias de Wetherill (1996).

A missão Kepler também fornecerá dados para futuras missões da NASA semelhantes como a missão Space Interferometry Mission (SIM) e a missão Terrestrial Planet Finder (TPF), pois ela permitirá que:

  • Sejam identificadas estrelas que tenham características comuns e que possam ser hospedeiras de planetas, e assim submetê-las a uma pesquisa mais profunda.
  • Seja definido o volume de espaço necessário a ser pesquisado, otimizando a pesquisa.
  • a futura sonda SIM seja apontada para os sistemas estelares dos quais já se saiba que tenham planetas do tipo da Terra em suas órbitas.

Método de detecção de um planeta extrassolar[editar | editar código-fonte]

Desenho esquemático do fotômetro

Quando um planeta passa na frente de uma estrela vista de um observador, este evento é denominado de trânsito. O trânsito de planetas terrestres produzem um pequena alteração no brilho de uma estrela, em torno de 1/10 000 (100 partes por milhão, ppm), por um período de 2 até 16 horas. Esta alteração deve ser absolutamente periódica se for causada por um planeta. Adicionalmente, sabe-se que todo trânsito produzido por um mesmo planeta deverá produzir a mesma alteração no brilho de uma estrela, no mesmo intervalo de tempo.

O tamanho da órbita e a dimensão do planeta poderão ser calculados a partir do seu período (quanto tempo um planeta leva para orbitar uma vez ao redor da estrela) e do nível de alteração do brilho, quando em trânsito (quanto o brilho de uma estrela enfraquece). Do tamanho da órbita do planeta e da temperatura da estrela poderão ser avaliadas as características da temperatura do planeta.

Um instrumento do Observatório Kepler em especial, o seu telescópio de 0,95 metro de diâmetro, denominado de fotômetro, ou medidor de luz, é o principal responsável por estas medições acima descritas. Ele tem um grande campo de visão e poderá continuamente e simultaneamente monitorar o brilho de mais de 100 mil estrelas por todo o período da missão, que é de quatro anos.

Um planeta em trânsito, visto do nosso sistema solar, tem a sua órbita alinhada em nossa direção. O alinhamento deverá ser menos crítico para planetas que orbitem próximo de suas estrelas. A probabilidade de que as órbitas estejam perfeitamente alinhadas será algo em torno de 0,5%.

Um fotômetro bastante confiável deve estar baseado no espaço, para conseguir obter maior precisão em suas leituras sem sofrer as interrupções causadas pela variação do dia-noite e pelas perturbações atmosféricas que os observatórios situados na Terra estão sujeitos a sofrer.

Resultados já obtidos[editar | editar código-fonte]

Em 11/01/2011 os cientistas da NASA confirmaram a descoberta do primeiro planeta rochoso, chamado Kepler-10b. Medindo 1,4 vez o tamanho da Terra, é o menor planeta já descoberto fora do sistema solar.A descoberta desse chamado exoplaneta é baseada em mais de oito meses de dados, coletados pelo observatório de maio de 2009 e início de janeiro de 2010.

Em 02/02/2011 cientistas da NASA anunciaram a descoberta há 2.000 anos-luz da Terra, da estrela batizada de Kepler-11, que é bem parecida com o Sol. São seis planetas identificados até agora ao redor da Kepler-11, variando entre 2,3 e 13,5 vezes a massa da Terra - os maiores têm dimensões comparáveis a Urano e Netuno.Cinco deles têm períodos orbitais entre 10 e 47 dias, o que significa que a órbita de todos eles fica dentro de uma região que cabe dentro da órbita de Mercúrio. É um sistema planetário absolutamente compactado.O sexto planeta é maior e só um pouco mais distante, com um período orbital de 118 dias e uma massa ainda indeterminada - se estivesse em nosso Sistema Solar, orbitaria entre Mercúrio e Vênus.

Em 15 de agosto de 2013 a NASA anunciou que Kepler não iria mais continuar procurando por planetas usando o método de trânsito depois de tentativas para resolver seus problemas com duas das quatro rodas de reação que falharam. Um relatório de engenharia foi elaborado para avaliar as capacidades da nave espacial, das suas duas rodas ativas de reação e seus propulsores. Ao mesmo tempo, um estudo científico está sendo realizado para determinar se há bases a serem obtidas a partir do escopo das limitações de Kepler para justificar os seus 18.000 mil dólares por ano de custos em manutenção. Ambos os relatórios foram esperados para o outono de 2013, momento em que a NASA determinaria o futuro da Kepler. Ainda inconcluso, uma das ideias é se usar o vento solar no lugar do sistema giroscópico, mas o deixaria extremamente lento nas suas buscas. Outras ideias, muito geniais, envolveriam mini-missões automáticas ao telescópio mas o corte de verbas na NASA os tornam inviáveis ate o momento.

Outros possíveis usos futuros incluiriam a procura de asteróides e cometas, procurando evidências de supernovas, além de encontrar enormes exoplanetas através de microlente gravitacional . Outra proposta é modificar o software em Kepler para se compensar suas deficiências. Em vez das estrelas ficarem fixas e estáveis ​​no campo de visão de Kepler, elas iriam a deriva. No entanto, o software poderia acompanhar essa deriva e mais ou menos recuperar e completar os objetivos da missão, apesar de ser incapaz de manter as estrelas em numa visão fixa, necessário para seu bom rendimento.

Ate o momento, ainda com seus problemas técnicos e mesmo assim considerado o projeto como de grande sucesso, foi anunciado que foram encontrados 1235 candidatos a planetas sendo que 54 estariam em zonas habitáveis. Veja um resumo das descobertas anunciadas dia 02/02/2011 pela equipe do telescópio Kepler:

  • 1.235 candidatos a planeta
  • 662 com dimensões semelhantes à de Netuno
  • 288 "super-Terras", entre 1,25 e 2 vezes o tamanho da Terra
  • 184 gigantes gasosos, 165 do tamanho aproximado de Júpiter e 19 maiores do que Júpiter
  • 170 possíveis sistemas multiplanetários, com dois ou mais candidatos orbitando a mesma estrela
  • 68 "exo-Terras", com dimensões até 1,25 vez o tamanho da Terra
  • 54 "exo-Terras" circulando na zona habitável ao redor de suas estrelas, podendo ter água em estado líquido em suas superfícies
  • 5 ao mesmo tempo do tamanho da Terra e orbitando na zona habitável

Estes dados são baseados nos resultados das observações realizadas de 12 Maio até 17 de Setembro de 2009, de mais de 156.000 estrelas no campo de visão do Kepler, que abrange cerca de 1/400 do céu.

Sobre o observatório[editar | editar código-fonte]

  • É uma nave espacial que serve de base para um fotômetro de 0,95 metros de abertura
  • Espelho primário: reflexão de cerca de 85% da luz incidente.
  • Detector: 42 unidades de CCDs, medindo 2200x1024 pixels
  • Massa estimada da sonda: 955 kg
  • Energia estimada a ser gerada: 527 W

Características da missão[editar | editar código-fonte]

Trajetória do Observatório Kepler
  • Veículo lançador: foguete Delta II modelo D2925-10L.
  • Tipo de órbita: heliocêntrica em torno da Terra.
  • Centro de controle da missão: Universidade do Colorado. (LASP)
  • Telemetria: executada pela Deep Space Network.
  • Rotina de contacto com a sonda: a cada 4 ou 5 dias.
  • Monitoração sistemática de cerca de 100 mil estrelas.
  • Tempo de duração da missão: 4 anos.

Outras missões espaciais similares[editar | editar código-fonte]

Programa Discovery[editar | editar código-fonte]

A missão Kepler é uma missão pertencente ao programa de exploração espacial da NASA denominado de Programa Discovery. É um programa científico que estabeleceu metas para o desenvolvimento de missões de baixo custo para a pesquisa espacial.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. Aarhus University Staff. KASC Scientific Webpage Kepler Asteroseismic Science Consortium. Página visitada em 3 de outubro de 2012.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]